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航天“中国芯”升级

时间:2022-12-24 14:55:03 公文范文 来源:网友投稿

中国新一代中型运载火箭长征七号6月25日在新建成的海南文昌航天发射场首飞成功,标志着中国载人航天工程空间实验室任务顺利开启。这是长征系列运载火箭的第230次飞行,同时也是中国以建设空间站为目标的空间实验室任务第一次发射。中国载人航天工程新闻发言人武平说:“空间实验室任务之后,我国将真正迈入空间站时代的大门。”

在接下来的几个月中,中国将陆续发射天宫二号目标飞行器、神舟十一号载人飞船和天舟一号货运飞船。同时,中国目前研制规模和技术跨度最大的航天运输系统工程——长征五号运载火箭也将于今年下半年在海南文昌航天发射场择机发射。届时,中国新一代运载火箭全部在研型号将得到全面技术验证。

长征七号的成功发射,也是我国全新大推力火箭发动机取得进步的显著标志。随着中国航天事业的发展,未来还有大量的发射计划,对于新一代火箭的要求有增无减,既要拥有更大的运载能力,还要进一步降低成本。因此发展大推力火箭发动机,改变目前大幅度落后于世界运载火箭先进水平的局面,也是迫在眉睫。

蓝色尾焰的奥秘

伴随着振聋发聩的轰鸣声,长征七号腾空而起,直冲云霄。夜空中火箭喷出的橘红色尾焰,形成一幅壮丽的画面。当现场观摩发射的人群在为此欢呼之时,中国航天的动力技术研发人员却在为这已经司空见惯的场面中的一点不同而兴奋,因为他们知道,这一点不同的出现,是对他们辛勤的研发投入最好的回报。

这一点不同,是长征七号橘红色尾焰中的那一抹充满神秘的蓝色!正是这一点蓝色,表明了长征七号采用的是不同于以往的新型火箭发动机。航天科技集团一院长征七号运载火箭副总指挥张涛向媒体解释,“为什么点火时尾焰的颜色中会有点蓝?主要是燃料出现了变化。”他说,长征七号采用无毒无污染的液氧煤油作为燃料,较常规推进剂比冲提高20%,推力提高了60%,不仅秉承了中国航天绿色环保的发展理念,顺应国际潮流,还降低了成本提高了火箭性能。

采用全新的大推力液氧煤油发动机动力系统,是长征七号最根本的变化。这颗更强壮的“心脏”,一举将我国中型运载火箭低轨道的运载能力由8.6吨提高至13.5吨,达到国外同类火箭先进水平。未来,长征七号火箭将成为中国未来航天发射任务的“主力军”,承担中国80%左右的发射任务。

资料显示,长征七号使用了新型的YF-100、YF-115液氧煤油发动机,其中火箭芯一级安装两台推力为120吨的YF-100发动机,4个直径为2.25米的助推器,分别安装单台YF-100发动机;火箭芯二级采用4台单机推力为180吨的YF-115发动机。

据了解,之前我国使用的火箭发动机单台推力是70吨左右,火箭的运载能力在9吨上下。120吨级的液氧煤油发动机采用了目前世界上最先进的高压补燃循环系统,可谓世界航天动力领域的“珠峰”。其推力比我国现有长征系列运载火箭发动机提高60%以上,火箭运载能力是原来的3倍左右;不仅采用的推进剂、循环方式与常规发动机不同,在最高压力、涡轮功率、推进剂流量等设计参数上,也比现有发动机高出数倍,在推力吨位、性能方面有大幅度提高。

由于液氧和煤油都是环保燃料,燃烧后只生成水和二氧化碳,不像以往的火箭发动机燃料会产生剧毒,因此液氧煤油发动机没有污染,而且易于存贮和运输。同时,液氧煤油比常规发动机推进剂便宜60%,而且可靠性更高。

大推力液氧煤油发动机的研制成功,填补了中国高压补燃循环发动机的技术空白,缩短了中国液体火箭发动机技术水平与国外的差距,奠定了中国未来航天动力系统发展的技术基础,也标志着中国成为继俄罗斯之后第二个完全掌握液氧煤油高压补燃循环液体火箭发动机核心技术的国家。

艰难的研制历程

从某种程度上说,探索太空的能力,取决于航天发动机的推力。我国现役长征系列运载火箭,有过推举神舟九号与天宫一号圆满完成载人交会对接任务的辉煌,但其推力已经不能满足未来航天技术发展的需求,研制新一代液体火箭发动机显得格外迫切。

大推力液氧煤油发动机的研制,走过了一段相当艰辛的研制历程。

主任设计师吴梦强说:“这是航天发射支持系统的一次重大突破。目前,除日本外,我国是第2 个掌握‘单轨差速转弯行走技术’的国家,也是继美国、欧空局、日本之后第4 个掌握‘发射平台转弯行走技术’的国家,缩短了我国在发射设备领域与其他航天大国的差距。”

三 、火箭也有“脐带”

现役火箭的管道、电缆都在发射塔架上,这些“脐带”在火箭起飞前通过遥控自动脱落。作为新一代运载火箭,长征七号还有这专门承载火箭加注管道、供气管道的装置——脐带塔。

长征七号地面设备副主任设计师吴梦强介绍说,长七火箭将首次在非内陆发场执行发射任务,而我国台风预测能力仅能提前1 周,天气的不确定性决定了火箭不能在发射阵地如此长时间工作,为此,设计人员专门设计了脐带塔,火箭转场过程中可以保证所有连接状态不变,到发射阵地后直接进行加注发射,缩短在火箭发射阵地的测试时间。”

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